DE102015207484B4 - High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device - Google Patents
High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015207484B4 DE102015207484B4 DE102015207484.6A DE102015207484A DE102015207484B4 DE 102015207484 B4 DE102015207484 B4 DE 102015207484B4 DE 102015207484 A DE102015207484 A DE 102015207484A DE 102015207484 B4 DE102015207484 B4 DE 102015207484B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- supply unit
- unit
- current source
- resistors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/241—High voltage power supply or regulation circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/002—Cooling arrangements
Abstract
Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (Ua) für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit- mindestens einer ersten Stromquelle (501) zur Bereitstellung eines ersten Stroms (I1),- mindestens einer ersten Spannungsquelle (502), die an der ersten Stromquelle (501) über eine erste Leitung (503) angeschlossen ist,- mindestens einer zweiten Stromquelle (504) zur Bereitstellung eines zweiten Stroms (I2), wobei die zweite Stromquelle (504) über eine zweite Leitung (506) mit der ersten Stromquelle (501) verbunden ist,- mindestens einer zweiten Spannungsquelle (505), die mit der zweiten Stromquelle (504) über eine dritte Leitung (507) verbunden ist,- mindestens einem Einstell- und/oder Regelkreis (508) zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung (Ua), wobei der Einstell- und/oder Regelkreis (508) über eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung (510) mit der ersten Stromquelle (501) und/oder der zweiten Stromquelle (504) verbunden ist, und mit- mindestens einem Rückführwiderstand (511), durch den ein dritter Strom (13) fließt, wobei- der Rückführwiderstand (511) mit dem Einstell- und/oder Regelkreis (508) durch eine vierte Leitung (512) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der ersten Stromquelle (501) durch eine fünfte Leitung (513, 506) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der zweiten Stromquelle (504) durch eine sechste Leitung (513, 506) verbunden ist, und wobei- der Rückführwiderstand (511), die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) durch eine siebte Leitung (514) mit einem Hochspannungsanschluss (509) verbunden sind, durch welche ein vierter Strom (14) fließt.High-voltage supply unit (500) for providing an output voltage (Ua) for a particle beam device (100, 200, 400), with - at least one first current source (501) for providing a first current (I1), - at least one first voltage source (502) which is connected to the first current source (501) via a first line (503),- at least one second current source (504) for providing a second current (I2), the second current source (504) being connected via a second line (506) to the first power source (501),- at least one second voltage source (505) which is connected to the second power source (504) via a third line (507),- at least one setting and/or control circuit (508) for setting and /or control of the output voltage (Ua), the setting and/or control circuit (508) being connected to the first power source (501) and/or the second power source (504) via an optical and/or electronic coupling device (510). and with- at least one feedback resistor (511) through which a third current (13) flows, wherein- the feedback resistor (511) is connected to the adjustment and/or control circuit (508) by a fourth line (512). - the feedback resistor (511) is connected to the first current source (501) by a fifth line (513, 506), - the feedback resistor (511) is connected to the second current source (504) by a sixth line (513, 506). , and wherein- the feedback resistor (511), the first current source (501) and the second current source (504) are connected to a high-voltage terminal (509) by a seventh line (514) through which a fourth current (14) flows.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät, wobei das Teilchenstrahlgerät beispielsweise als ein Elektronenstrahlgerät und/oder als ein lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Widerstands-Schaltungsanordnung für die vorgenannte Hochspannungsversorgungseinheit.The invention relates to a high-voltage supply unit for providing an output voltage for a particle beam device, the particle beam device being designed, for example, as an electron beam device and/or as an ion beam device. Furthermore, the invention relates to a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device. In addition, the invention relates to a resistance circuit arrangement for the aforementioned high-voltage supply unit.
Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend auch SEM genannt) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (nachfolgend auch TEM genannt), werden zur Untersuchung von Objekten (auch Proben genannt) verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und Verhalten der Objekte unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.Electron beam devices, in particular a scanning electron microscope (also referred to below as SEM) and/or a transmission electron microscope (also referred to below as TEM), are used to examine objects (also referred to as samples) in order to obtain knowledge of the properties and behavior of the objects under certain conditions.
Bei einem SEM wird ein Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und durch ein Strahlführungssystem auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Zur Fokussierung wird eine Objektivlinse verwendet. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Primärelektronenstrahl rasterförmig über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem zu untersuchenden Objekt. Als Folge der Wechselwirkung entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen. Die Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen werden mit mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, welche zur Erzeugung eines Bildes des Objekts verwendet werden. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts. Die Wechselwirkungsstrahlung umfasst beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzstrahlung. Die Wechselwirkungsstrahlung wird mit mindestens einem Strahlungsdetektor detektiert, welcher Detektionssignale erzeugt. Diese Detektionssignale werden beispielsweise zur Erzeugung von Spektren verwendet, mit denen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts bestimmt werden.In an SEM, an electron beam (also referred to below as a primary electron beam) is generated by a beam generator and focused on an object to be examined by a beam guidance system. An objective lens is used for focusing. The primary electron beam is guided in a grid pattern over a surface of the object to be examined by means of a deflection device. The electrons of the primary electron beam interact with the object to be examined. As a result of the interaction, interaction particles and/or interaction radiation are produced. The interaction particles are, for example, electrons. In particular, electrons are emitted from the object - so-called secondary electrons - and electrons of the primary electron beam are scattered back - so-called backscattered electrons. The secondary electrons and backscattered electrons are detected with at least one particle detector. The particle detector generates detection signals which are used to generate an image of the object. An image of the object to be examined is thus obtained. The interaction radiation includes, for example, x-ray radiation and/or cathodoluminescence radiation. The interaction radiation is detected with at least one radiation detector, which generates detection signals. These detection signals are used, for example, to generate spectra with which properties of the object to be examined are determined.
Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen werden durch ein System, das ein Objektiv aufweist, auf einen Leuchtschirm oder auf einen Detektor - beispielsweise in Form einer Kamera - abgebildet. Das vorgenannte System umfasst beispielsweise zusätzlich auch ein Projektiv. Die Abbildung kann dabei auch im Scan-Modus eines TEM erfolgen. Ein derartiges TEM wird in der Regel als STEM bezeichnet. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, an dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreute Elektronen und/oder von dem zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärelektronen mittels eines weiteren Detektors zu detektieren, um ein zu untersuchendes Objekt abzubilden.In a TEM, a primary electron beam is also generated by means of a beam generator and focused on an object to be examined by means of a beam guidance system. The primary electron beam radiates through the object to be examined. When the primary electron beam passes through the object to be examined, the electrons of the primary electron beam interact with the material of the object to be examined. The electrons passing through the object to be examined are imaged by a system that has a lens, onto a fluorescent screen or onto a detector—for example in the form of a camera. The aforementioned system also includes, for example, a projection lens. The imaging can also take place in the scan mode of a TEM. Such a TEM is usually referred to as a STEM. In addition, it can be provided that electrons scattered back from the object to be examined and/or secondary electrons emitted by the object to be examined can be detected by means of a further detector in order to image an object to be examined.
Es ist bekannt, die Funktion eines STEM und eines SEM in einem einzelnen Teilchenstrahlgerät zu integrieren. Mit diesem Teilchenstrahlgerät sind somit Untersuchungen von Objekten mit einer SEM-Funktion und/oder mit einer STEM-Funktion möglich.It is known to integrate the function of a STEM and an SEM in a single particle beam device. With this particle beam device, it is thus possible to examine objects with an SEM function and/or with a STEM function.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Objekt in einem Teilchenstrahlgerät zum einen mit Elektronen und zum anderen mit Ionen zu analysieren und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise ist an dem Teilchenstrahlgerät eine Elektronenstrahlsäule angeordnet, welche die Funktion eines SEM aufweist. Zusätzlich ist an dem Teilchenstrahlgerät eine lonenstrahlsäule angeordnet. Mittels eines in der lonenstrahlsäule angeordneten lonenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Bearbeitung eines Objekts verwendet werden. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder es wird ein Material auf das Objekt aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ werden die Ionen zur Bildgebung verwendet. Die Elektronenstrahlsäule mit der SEM-Funktion dient insbesondere der weiteren Untersuchung des bearbeiteten oder unbearbeiteten Objekts, aber auch zur Bearbeitung des Objekts.Furthermore, it is known from the prior art to analyze and/or process an object in a particle beam device using electrons on the one hand and ions on the other. For example, an electron beam column is arranged on the particle beam device, which has the function of an SEM. In addition, an ion beam column is arranged on the particle beam device. Ions, which are used to process an object, are generated by means of an ion beam generator arranged in the ion beam column. For example, material of the object is removed during processing or a material is applied to the object. Additionally or alternatively, the ions are used for imaging. The electron beam column with the SEM function is used in particular for further examination of the processed or unprocessed object, but also for processing the object.
Bei den vorbeschriebenen Teilchenstrahlgeräten ist es vorgesehen, die geladenen Teilchen des Teilchenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Genauer gesagt ist es vorgesehen, die Elektronen des Primärelektronenstrahls und/oder die Ionen des lonenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Dies wird nachfolgend anhand von Elektronen eines Primärelektronenstrahls erläutert. Für Ionen eines lonenstrahls gilt analoges.In the particle beam devices described above, the charged particles of the particle beam are accelerated to a specific energy. More precisely, it is intended to accelerate the electrons of the primary electron beam and/or the ions of the ion beam to a specific energy. This is explained below using electrons from a primary electron beam. The same applies to ions of an ion beam.
Sowohl bei einem SEM als auch bei einem TEM werden Elektronen mittels eines Strahlerzeugers erzeugt. Die Elektronen treten aus dem Strahlerzeuger aus und bilden den Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeuger und einer Anode auf ein Potential beschleunigt. Hierzu wird üblicherweise der Strahlerzeuger mit einer negativen Hochspannung versorgt. Bei einem SEM liegt diese beispielsweise im Bereich von 0 V bis (- 50) kV gegenüber dem Massepotential. Bei einem TEM liegt die Hochspannung beispielsweise im Bereich von (- 5) kV bis (-4) MV gegenüber dem Massepotential. Um eine gewünschte Maximalauflösung oder einen gewünschten Kontrast zu erzielen und/oder um sich auf eine gewünschte durchstrahlbare Objektdicke und/oder Begrenzung der Schädigung des Objekts einzustellen, ist es bekannt, die Hochspannung auf einen bestimmten Wert einzustellen. Um ferner eine gute Auflösung in den durch die Teilchenstrahlgeräte zur Verfügung gestellten Endbildern zu erzielen, ist es wünschenswert, die an dem Strahlerzeuger angelegte Spannung so stabil wie möglich zu halten. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es wünschenswert, dass die von einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Verfügung gestellte Hochspannung keinen Schwankungen unterliegt, welche eine gute Auflösung in Endbildern begrenzen würden.In both an SEM and a TEM, electrons are generated by means of a beam generator. The electrons exit the beam generator and form the primary electron beam. The electrons are accelerated to a potential due to a potential difference between the gun and an anode. For this purpose, the beam generator is usually supplied with a negative high voltage. In an SEM, for example, this is in the range from 0 V to (−50) kV compared to ground potential. In a TEM, for example, the high voltage is in the range from (-5) kV to (-4) MV compared to ground potential. In order to achieve a desired maximum resolution or a desired contrast and/or to adjust to a desired object thickness through which radiation can be transmitted and/or to limit the damage to the object, it is known to set the high voltage to a specific value. Furthermore, in order to achieve good resolution in the final images provided by the particle beam devices, it is desirable to keep the voltage applied to the beam generator as stable as possible. In other words, it is desirable that the high voltage provided by a high voltage power supply unit is not subject to fluctuations that would limit good resolution in final images.
Aus dem Stand der Technik ist eine Hochspannungsversorgungseinheit für ein Teilchenstrahlgerät bekannt, welche eine Wechselspannungsquelle aufweist, die von einem Amplitudenregler über einen gewünschten Sollwert der Hochspannung eingestellt und deren Ausgangsspannung einem Aufwärtstransformator zugeführt wird. Der Aufwärtstransformator transformiert die Wechselspannung aufwärts. Die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators wird wiederum einem Cockroft-Walton-Generator zugeführt, welcher die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators multipliziert. Die auf diese Weise entstehende Hochspannung wird über ein Siebglied oder mehrere Siebglieder aus Widerständen und Kondensatoren geglättet. Die auf diese Weise geglättete Hochspannung wird über einen Messwiderstand dem Amplitudenregler zugeführt. Über einen kapazitiven Teiler bestehend aus einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator können Schwankungen der geglätteten Hochspannung erfasst und einem Verstärker zugeführt werden. Der Verstärker kann ein Ausgangssignal bereitstellen, welches dem Amplitudenregler zugeführt wird und in Gegenphase zu den Schwankungen der geglätteten Hochspannung wirkt. Auf diese Weise können die Schwankungen der geglätteten Hochspannung zusätzlich gedämpft werden.A high-voltage supply unit for a particle beam device is known from the prior art, which has an AC voltage source which is set by an amplitude regulator above a desired setpoint value of the high voltage and whose output voltage is fed to a step-up transformer. The step-up transformer steps up the AC voltage. The output voltage of the step-up transformer is in turn fed to a Cockroft-Walton generator which multiplies the output voltage of the step-up transformer. The high voltage generated in this way is smoothed out via a filter element or several filter elements made up of resistors and capacitors. The high voltage smoothed in this way is fed to the amplitude controller via a measuring resistor. Fluctuations in the smoothed high voltage can be detected and fed to an amplifier via a capacitive divider consisting of a first capacitor and a second capacitor. The amplifier can provide an output signal which is fed to the amplitude controller and acts in phase opposition to the fluctuations of the smoothed high voltage. In this way, the fluctuations in the smoothed high voltage can be additionally dampened.
Die bei den Teilchenstrahlgeräten eingesetzten Hochspannungsversorgungseinheiten weisen den Nachteil auf, dass sie nur einen 1-Quadranten-Betrieb ermöglichen. Dies bedeutet, dass die bekannten Hochspannungsversorgungseinheiten nur Spannungswerte bereitstellen können, die einem einzelnen Quadranten zuzuordnen sind. Man spricht dann auch von einer unipolaren Spannungsversorgungseinheit, die einen Laststrom nur in einer Richtung ermöglicht. Dies wird anhand der
Hinsichtlich des Standes der Technik wird ferner auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsversorgungseinheit und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät sowie ein Teilchenstrahlgerät mit einer Hochspannungsversorgungseinheit anzugeben, die einen 4-Quadranten-Betrieb oder einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglichen.The invention is based on the object of specifying a high-voltage supply unit and a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and a particle beam device with a high-voltage supply unit that enable 4-quadrant operation or 2-quadrant operation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Ferner ist eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts durch die Merkmale des Anspruchs 15 gegeben. Ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 21 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügen Zeichnungen.According to the invention, this object is achieved with a high-voltage supply unit for providing an output voltage for a particle beam device with the features of
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit ist zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät vorgesehen. Die Ausgangsspannung ist beispielsweise eine Gleichspannung im Bereich von (-300) kV bis 300 kV. Die Erfindung ist aber nicht auf den vorgenannten Bereich eingeschränkt. Vielmehr betrifft die Erfindung jeglichen geeigneten Bereich einer Ausgangsspannung.The high-voltage supply unit according to the invention is intended to provide an output voltage for a particle beam device. The output voltage is, for example, a DC voltage in the range from (-300) kV to 300 kV. However, the invention is not limited to the aforementioned area. Rather, the invention relates to any suitable range of output voltage.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist mindestens eine erste Stromquelle zur Bereitstellung eines ersten Stroms auf. Ferner weist sie mindestens eine erste Spannungsquelle auf, die an der ersten Stromquelle über eine erste Leitung angeschlossen ist. Die erste Spannungsquelle stellt eine Betriebsspannung für die erste Stromquelle zur Verfügung. Die Hochspannungsversorgungseinheit weist ferner mindestens eine zweite Stromquelle zur Bereitstellung eines zweiten Stroms auf, wobei die zweite Stromquelle über eine zweite Leitung mit der ersten Stromquelle verbunden ist. Zur Versorgung der zweiten Stromquelle mit einer Betriebsspannung ist mindestens eine zweite Spannungsquelle mit der zweiten Stromquelle über eine dritte Leitung verbunden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet. Mit anderen Worten bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die einzige Spannungsquelle sowohl die erste Spannungsquelle als auch die zweite Spannungsquelle. Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist darüber hinaus mindestens einen Einstell- und/oder Regelkreis zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung auf. Die Ausgangsspannung ist eine Hochspannung, welche mindestens einer Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens eine Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts die Ausgangsspannung angelegt.The high-voltage supply unit according to the invention has at least one first current source for providing a first current. Furthermore, it has at least one first voltage source, which is connected to the first current source via a first line. The first voltage source provides an operating voltage for the first current source. The high-voltage supply unit also has at least one second current source for providing a second current, the second current source being connected to the first current source via a second line. At least one second voltage source is connected to the second current source via a third line in order to supply the second current source with an operating voltage. In one embodiment of the invention, the first voltage source and the second voltage source are designed as different voltage sources. In a further embodiment of the invention, the first voltage source and the second voltage source are designed as a single voltage source. In other words, in this exemplary embodiment, the single voltage source forms both the first voltage source and the second voltage source. The high-voltage supply unit according to the invention also has at least one setting and/or control circuit for setting and/or controlling the output voltage. The output voltage is a high voltage, which is made available to at least one high-voltage assembly of the particle beam device. In other words, the output voltage is applied to at least one high-voltage assembly of the particle beam device.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist auch eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis mit der ersten Stromquelle und/oder der zweiten Stromquelle verbindet. Mittels der Kopplungseinrichtung ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung möglich, durch Signale des Einstell- und/oder Regelkreises die erste Stromquelle und/oder die zweite Stromquelle einzustellen und/oder zu regeln. Insbesondere ist es demnach vorgesehen, dass der zweite Strom bei der vorgenannten Ausführungsform mittels der Signale des Einstell- und/oder Regelkreises eingestellt und/oder geregelt wird.The high-voltage supply unit according to the invention also has an optical and/or electronic coupling device which connects the adjustment and/or control circuit to the first power source and/or the second power source. In one embodiment of the invention, the coupling device makes it possible to set and/or control the first current source and/or the second current source using signals from the setting and/or control circuit. In particular, provision is therefore made for the second current to be set and/or controlled in the aforementioned embodiment by means of the signals of the setting and/or control circuit.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit mindestens ein Rückführwiderstand vorgesehen. Der Rückführwiderstand ist sowohl mit dem Einstell- und/oder Regelkreis, der ersten Stromquelle als auch mit der zweiten Stromquelle über Leitungen verbunden. Genauer gesagt ist der Rückführwiderstand mit dem Einstell- und/oder Regelkreis durch eine vierte Leitung verbunden. Ferner ist der Rückführwiderstand mit der ersten Stromquelle durch eine fünfte Leitung verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand mit der zweiten Stromquelle durch eine sechste Leitung verbunden. Durch den Rückführwiderstand fließt ein dritter Strom. Der Rückführwiderstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle sind darüber hinaus durch eine siebte Leitung mit einem Hochspannungsanschluss verbunden, durch welche ein vierter Strom fließt. Mindestens zwei der vorgenannten Leitungen können identisch oder zumindest teilweise identisch sein.Furthermore, at least one feedback resistor is provided in the high-voltage supply unit according to the invention. The feedback resistor is connected to the setting and/or control loop, the first current source and the second current source via lines. More precisely, the feedback resistor is connected to the adjustment and/or regulation circuit by a fourth line. Furthermore, the feedback resistor is connected to the first current source through a fifth line. In addition, the feedback resistor is connected to the second current source through a sixth line. A third current flows through the feedback resistor. The feedback resistor, the first current source and the second current source are also connected to a high-voltage terminal by a seventh line through which a fourth current flows. At least two of the aforementioned lines can be identical or at least partially identical.
Die Erfindung beruht darauf, dass erkannt wurde, dass mittels einer unipolaren ersten Stromquelle und einer unipolaren zweiten Stromquelle eine bipolare Spannungsversorgungseinheit ausgebildet werden kann, welche einen Laststrom in zwei Richtungen ermöglicht. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit im 4-Quadranten-Betrieb betrieben werden. Im 4-Quadranten-Betrieb sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Wenn die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet sind, dann wird eine unipolare Spannungsversorgungseinheit bereitgestellt, die einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglicht.The invention is based on the fact that it was recognized that a bipolar voltage supply unit can be formed by means of a unipolar first current source and a unipolar second current source, which allows a load current in two directions. In other words, the high-voltage supply unit according to the invention can be operated in 4-quadrant operation. In 4-quadrant operation, the first voltage source and the second voltage source are designed as different voltage sources. If the first voltage source and the second voltage source are designed as a single voltage source, then a unipolar voltage supply unit is provided that enables 2-quadrant operation.
Beispielsweise dient die erste Stromquelle dem Vorgeben eines maximalen positiven Stroms I+max, der in dem ersten Quadranten I und dem vierten Quadranten IV erzielt werden soll (vgl.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann auf die erste Stromquelle derart, dass der erste Strom einstellbar ist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist. Wiederum alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass sowohl die erste Stromquelle als auch die zweite Stromquelle jeweils als einstellbare Stromquelle ausgebildet sind. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann sowohl auf die erste Stromquelle als auch auf die zweite Stromquelle derart, dass sowohl der erste Strom als auch der zweite Strom einstellbar sind. Dadurch verringern sich bei gleichem maximalem Ausgangsstrom Imax die Verlustleistungen sowohl in den beiden Stromquellen als auch in der Hochspannungsversorgungseinheit.In one embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the first current source is designed as an adjustable current source and that the second current source is designed as a constant current source. The setting and/or control circuit then acts on the first current source in such a way that the first current can be set. As an alternative to this, provision is made for the first current source to be in the form of a constant current source and for the second current source to be in the form of an adjustable current source. Again as an alternative to this, it is provided that both the first current source and the second current source are each designed as an adjustable current source. The adjustment and/or control circuit then acts both on the first current source and on the second current source in such a way that both the first current and the second current can be adjusted. With the same maximum output current Imax, this reduces the power losses both in the two current sources and in the high-voltage supply unit.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Rückführwiderstand als Widerstandskette ausgebildet ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand n Widerstände aufweist, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.In yet another embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, provision is additionally or alternatively made for the feedback resistor to be in the form of a chain of resistors. For example, it is provided that the feedback resistor has n resistors, where n is an integer and the n resistors are connected in series. For example, n is an integer in the range from 2 to 800, for example in the range from 200 to 600 or for example in the range from 300 to 500. In one embodiment, n is 400, for example. In particular, it is provided that the n resistors are of identical design and each have an identical resistance value.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand zusätzlich eine Halterung, beispielsweise eine Leiterplatte oder eine freie Verdrahtung, aufweist, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist der Rückführwiderstand eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Der Temperaturkoeffizient von Widerständen (also die Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur) streut statistisch um einen mittleren Temperaturkoeffizienten. Bei Präzisionswiderständen kann diese Streuung der Temperaturkoeffizienten sehr klein sein, insbesondere klein gegen den mittleren Temperaturkoeffizienten. Durch die oben beschriebene gleiche Temperatur in den n Widerständen wird eine Änderung oder Drift eines Widerstands-Teilerverhältnisses der Widerstandskette aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden. Die Ausgangsspannung bleibt daher stabiler und unterliegt kaum messbaren Schwankungen oder Driften.In a further exemplary embodiment, it is provided that the feedback resistor additionally has a holder, for example a printed circuit board or free wiring, on which the n resistors are arranged. In addition, the feedback resistor has a cooling unit. The cooling unit is thermally coupled to the n resistors. In other words, there is a temperature flow between the n resistors and the cooling unit. In particular, it is provided that the cooling unit has an identical thermal resistance to each of the n resistors. In a further embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that at least one thermally conductive insulation is arranged between the holder and the cooling unit. The thermally conductive insulation is not electrically conductive and is therefore called insulation. But it is thermally conductive. The thermally conductive insulation is designed, for example, as a casting, in particular in the form of a compound made of epoxy or polyurethane, or in the form of an insulating liquid. In addition or as an alternative to this, the thermally conductive insulation can also be made of silicone. Furthermore, it is additionally or alternatively provided that the cooling unit is arranged on the thermally conductive insulation in such a way that the cooling unit touches the thermally conductive insulation. For example, it is also envisaged that the thermally conductive insulation touches each of the n resistors. All of the above embodiments ensure that the n resistors have a substantially identical thermal resistance to the cooling unit. Accordingly, the same temperature difference between the n resistors and the cooling unit occurs for all n resistors. The temperature coefficient of resistors (i.e. the dependence of the resistance value on the temperature) statistically scatters around an average temperature coefficient. In the case of precision resistors, this scattering of the temperature coefficients can be very small, especially small compared to the average temperature coefficient. The same temperature in the n resistors described above avoids a change or drift of a resistor divider ratio of the resistor chain due to the average temperature coefficient and a change in the common temperature of the n resistors. The output voltage therefore remains more stable and is hardly subject to any measurable fluctuations or drifts.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Wie oben bereits erwähnt, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung des Rückführwiderstands unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist der Rückführwiderstand im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands (also einem der n Widerstände) multipliziert mit der Anzahl der n Widerstände linear verhält. Wenn die Maximalspannung eines Teilwiderstands 100 V und die Anzahl der Widerstände 400 beträgt, dann ist die Linearität in einem Spannungsbereich bis zu 40 kV gegeben. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das vorgenannte Zahlenbeispiel nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist.In a further embodiment of the invention, it is additionally or alternatively provided that the voltage coefficients of the n resistors are essentially identical. The voltage coefficient of a resistor describes the dependence of the resistance on an applied voltage. As already mentioned above, provision is additionally or alternatively made for each of the n resistors to be of identical design. As will be explained in detail further below, a partial voltage of the feedback resistor is then independent of the voltage coefficients of the n resistors. So the feedback resistor is basically a voltage divider that behaves linearly up to the maximum voltage of a partial resistor (i.e. one of the n resistors) multiplied by the number of n resistors. If the maximum voltage of a partial resistor is 100 V and the number of resistors is 400, then linearity is given in a voltage range up to 40 kV. It is explicitly pointed out that the aforementioned numerical example is only to be understood as an example and not as a restriction.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit bipolar.In one embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the first power source and the second power source are connected in series. In addition or as an alternative to this, the output voltage of the high-voltage supply unit according to the invention is bipolar.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Hochspannungsversorgungseinheit mindestens eine Rückführeinheit mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler aufweist, wobei die Rückführeinheit mit dem Rückführwiderstand verbunden ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Rückführeinheit parallel zu dem Rückführwiderstand geschaltet ist. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Ausgangsspannung schneller zu messen und somit den durch den Rückführwiderstand fließenden dritten Strom schneller zu bestimmen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, mittels des Einstell- und/oder Regelkreises den zweiten Strom der zweiten Stromquelle schneller einzustellen und/oder zu regeln. Ferner ermöglicht es die Rückführeinheit, die Restwelligkeit und ein Rauschen der Ausgangsspannung aufgrund einer höheren Empfindlichkeit bei der Bestimmung des dritten Stroms zu reduzieren. Der Begriff Restwelligkeit wird nachfolgend erläutert. Die Gleichspannung wird beispielsweise durch eine Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugt. Oft entsteht dabei eine Spannung, die eine Überlagerung einer Gleichspannung und einer Wechselspannung ist. Um die Wechselspannung soweit wie möglich zu unterdrücken, werden beispielsweise Glättungskondensatoren eingesetzt, welche die Spannung im Wesentlichen glätten, also den Anteil der Wechselspannung reduzieren. Der Anteil der Wechselspannung in der Spannung nach der Glättung wird als Restwelligkeit bezeichnet. Diese kann mit der vorstehenden Ausführungsform reduziert werden.In a further embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, provision is additionally or alternatively made for the high-voltage supply unit to have at least one feedback unit with at least one capacitive voltage divider, the feedback unit being connected to the feedback resistor. For example, it is provided that the feedback unit is connected in parallel with the feedback resistor. This makes it possible to measure a change in the output voltage more quickly and thus to determine the third current flowing through the feedback resistor more quickly. This makes it possible, for example, to use the setting and/or control circuit to set and/or control the second current of the second current source more quickly. Furthermore, the feedback unit makes it possible to reduce the residual ripple and noise of the output voltage due to higher sensitivity when determining the third current. The term residual ripple is explained below. The DC voltage is generated, for example, by rectifying an AC voltage. This often creates a voltage that is a superimposition of a DC voltage and an AC voltage. In order to suppress the AC voltage as far as possible, smoothing capacitors are used, for example, which essentially smooth the voltage, ie reduce the proportion of the AC voltage. The proportion of AC voltage in the voltage after smoothing is referred to as residual ripple. This can be reduced with the above embodiment.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der kapazitive Spannungsteiler einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator aufweist, wobei der zweite Kondensator die Kapazität Null aufweist. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.In a further embodiment it is provided that the capacitive voltage divider has a first capacitor and a second capacitor, the second capacitor having zero capacitance. This then corresponds to a divider ratio of 1. This is explained in more detail below.
Die Erfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist mindestens eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung auf. Die Hochspannungsversorgungseinheit kann jegliche Ausgestaltung aufweisen. Bei einer Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit beispielsweise eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit als Hochspannungsversorgungseinheit im 1-Quadrantenbetrieb oder im 2-Quadrantenbetrieb ausgebildet.The invention also relates to a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device. The circuit arrangement according to the invention has at least one high-voltage supply unit for providing an output voltage. The high-voltage supply unit can have any configuration. In one embodiment, the high-voltage supply unit is, for example, a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In an alternative embodiment, the high-voltage supply unit is designed as a high-voltage supply unit in 1-quadrant operation or in 2-quadrant operation.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mindestens eine Rauschunterdrückungseinheit auf, welche über mindestens eine Verbindungsleitung mit der Hochspannungsversorgungseinheit zum Leiten der Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit in die Rauschunterdrückungseinheit verbunden ist. Die Rauschunterdrückungseinheit umfasst mindestens eine Rauschmesseinrichtung zum Erfassen eines Rauschens der Ausgangsspannung sowie mindestens eine Verstärker-Filter-Einheit, wobei die Verstärker-Filter-Einheit durch eine achte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Regelkreis (nachfolgend Rauschregelkreis genannt), wobei der Rauschregelkreis mit der Verstärker-Filter-Einheit durch eine neunte Leitung verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis durch eine zehnte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Hochspannungsanschluss, an dem die Hochspannung anliegt, wobei der Hochspannungsanschluss mit dem Rauschregelkreis durch eine elfte Leitung verbunden ist.In addition, the circuit arrangement according to the invention has at least one noise suppression unit, which is connected via at least one connecting line to the high-voltage supply unit for conducting the output voltage of the high-voltage supply unit into the noise suppression unit. The noise suppression unit comprises at least one noise measurement device for detecting noise in the output voltage and at least one amplifier/filter unit, the amplifier/filter unit being connected to the noise measurement device by an eighth line. In addition, the noise suppression unit comprises at least one control circuit (hereinafter referred to as noise control circuit), the noise control circuit being connected to the amplifier/filter unit by a ninth line and the noise control circuit being connected to the noise measurement device by a tenth line. In addition, the noise suppression unit comprises at least one high-voltage connection to which the high voltage is applied, the high-voltage connection being connected to the noise control circuit by an eleventh line.
Die vorgenannte Schaltungsanordnung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit dadurch erzielt werden kann, dass ein Unterdrücken des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit am Ausgangsanschluss der Hochspannungsversorgungseinheit erfolgt. Mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt die Rauschunterdrückung unter Verwendung der Ausgangsspannung - also der Hochspannung -, welche mit einem Mess- und Regelkreis erfasst und unterdrückt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit der Rauschunterdrückungseinheit weist den Vorteil auf, dass die Rauschunterdrückung nicht in der Hochspannungsversorgungseinheit und in deren Einstell- und/oder Regelkreis erfolgt, sondern im Grunde direkt auf die Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit wirkt, beispielsweise auf die Ausgangsspannung addiert wird. Es hat sich gezeigt, dass die Rauschunterdrückung dann besonders einfach und wirkungsvoll ist.The aforementioned circuit arrangement is based on the finding that the noise of the high-voltage supply unit can be improved by suppressing the noise of the high-voltage supply unit at the output terminal of the high-voltage supply unit. In other words, the noise is suppressed using the output voltage - i.e. the high voltage - which is recorded and suppressed with a measuring and control circuit. The circuit arrangement according to the invention with the noise suppression unit has the advantage that the noise suppression does not take place in the high-voltage supply unit and in its adjustment and/or control circuit, but basically acts directly on the output voltage of the high-voltage supply unit, for example it is added to the output voltage. It has been shown that noise suppression is then particularly simple and effective.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Rauschmesseinrichtung einen Spannungsteiler umfasst. Beispielsweise ist der Spannungsteiler als ein kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel kann einer der Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers auch eine Kapazität von Null aufweisen. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.In one embodiment of the circuit arrangement according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the noise measuring device comprises a voltage divider. For example, the voltage divider is designed as a capacitive voltage divider. In one embodiment, one of the capacitors of the capacitive voltage divider may also have zero capacitance. This then corresponds to a divider ratio of 1. This is explained in more detail below.
Die Erfindung betrifft auch eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts. Beispielsweise ist die Hochspannungsversorgungseinheit eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung weist n Widerstände auf, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.The invention also relates to a resistance circuit arrangement for a high-voltage supply unit of a particle beam device. For example, the high-voltage supply unit is a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. The resistance circuit arrangement according to the invention has n resistances, where n is an integer and the n resistances are connected in series. For example, n is an integer in the range from 2 to 800, for example in the range from 200 to 600 or for example in the range from 300 to 500. In one embodiment, n is 400, for example. In particular, it is provided that the n resistors are of identical design and each have an identical resistance value.
Ferner weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Halterung, beispielsweise in Form einer Leiterplatte oder in Form einer freien Verdrahtung, auf, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Widerstands-Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein. Furthermore, the resistance circuit arrangement according to the invention has a mount, for example in the form of a printed circuit board or in the form of free wiring, on which the n resistors are arranged. In addition, the resistance circuit arrangement according to the invention has a cooling unit. The cooling unit is thermally coupled to the n resistors. In other words, there is a temperature flow between the n resistors and the cooling unit. In particular, it is provided that the cooling unit has an identical thermal resistance to each of the n resistors. In a further embodiment of the resistance circuit arrangement according to the invention, it is additionally or alternatively provided that at least one thermally conductive insulation is arranged between the holder and the cooling unit. The thermally conductive insulation is not electrically conductive and is therefore called insulation. But it is thermally conductive. The thermally conductive insulation is designed, for example, as a casting, in particular in the form of a compound made of epoxy or polyurethane, or in the form of an insulating liquid. In addition or as an alternative to this, the thermally conductive insulation can also be made of silicone.
Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Hierdurch wird eine Änderung oder Drift eines Widerstandsteilerverhältnisses aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden.Furthermore, it is additionally or alternatively provided that the cooling unit is arranged on the thermally conductive insulation in such a way that the cooling unit touches the thermally conductive insulation. For example, it is also envisaged that the thermally conductive insulation touches each of the n resistors. All of the above embodiments ensure that the n resistors have a substantially identical thermal resistance to the cooling unit. Accordingly, the same temperature difference between the n resistors and the cooling unit occurs for all n resistors. This avoids a change or drift of a resistance divider ratio due to the average temperature coefficient and a change in the common temperature of the n resistors.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist und insbesondere einen identischen Widerstandswert aufweist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung der Reihenschaltung der n Widerstände unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist die Reihenschaltung im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält. Hierzu wird auf die bereits weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch hier gelten.In a further embodiment, provision is additionally or alternatively made for the voltage coefficients of the n resistors to be essentially identical. The voltage coefficient of a resistor describes the dependence of the resistance on an applied voltage. In this exemplary embodiment, it is additionally or alternatively provided that each of the n resistors is of identical design and in particular has an identical resistance value. As will be explained in detail further below, a partial voltage of the series connection of the n resistors is then independent of the voltage coefficients of the n resistors. Thus, the series circuit is basically a voltage divider that behaves linearly up to the maximum voltage of a partial resistor multiplied by the number n of resistors. In this regard, reference is made to the statements made above, which also apply here.
Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen und mindestens eine Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt auf. Als geladene Teilchen sind beispielsweise Elektronen oder Ionen vorgesehen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mit mindestens einem Detektor zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung versehen, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt entstehen. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert (die sogenannten Sekundärelektronen). Auch Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt gestreut werden, werden beispielsweise detektiert. Insbesondere ist es vorgesehen, Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt zurückgestreut werden, zu detektieren (die sogenannten Rückstreuelektronen). Als Wechselwirkungsstrahlung wird beispielsweise Kathodolumineszenzlicht oder werden Röntgenstrahlen detektiert.The invention also relates to a particle beam device for analyzing and/or processing an object. The particle beam device has at least one beam generator for generating a particle beam with charged particles and at least one objective lens for focusing the particle beam onto the object. Electrons or ions, for example, are provided as charged particles. In addition, the particle beam device according to the invention is provided with at least one detector for detecting interaction particles and/or interaction radiation, the interaction particles and/or the interaction radiation arising as a result of an interaction of the particle beam with the object. The interaction particles are, for example, electrons. In particular, electrons are emitted from the object (the so-called secondary electrons). Electrons of the primary electron beam that are scattered on the object are also detected, for example. In particular, provision is made for detecting electrons of the primary electron beam that are backscattered by the object (the so-called backscattered electrons). For example, cathodoluminescent light or X-rays are detected as interaction radiation.
Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus mindestens eine Hochspannungsbaueinheit auf, an der eine Hochspannung anliegt. Als Hochspannungsbaueinheit wird jede Baueinheit eines Teilchenstrahlgeräts verstanden, an dem eine Hochspannung anliegt oder angelegt werden kann. Beispielsweise ist/sind dies der Strahlerzeuger des Teilchenstrahlgeräts und/oder eine Elektrode des Teilchenstrahlgeräts. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Widerstands-Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf.The particle beam device according to the invention also has at least one high-voltage assembly to which a high voltage is applied. A high-voltage assembly is understood to be any assembly of a particle beam device to which a high voltage is or can be applied. For example, this is/are the beam generator of the particle beam device and/or an electrode of the particle beam device. The particle beam device according to the invention also has a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In addition or as an alternative to this, the particle beam device according to the invention has a circuit arrangement with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In addition or as an alternative to this, the particle beam device according to the invention has a resistance circuit arrangement with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder als lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Elektronenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät mit Korrekturelementen zur Korrektur von Abbildungsfehlern, beispielsweise chromatische und/oder sphärische Aberrationen, ausgebildet.In particular, it is provided that the particle beam device according to the invention is designed as an electron beam device and/or as an ion beam device. For example, the electron beam device is designed as an electron beam device with correction elements for correcting imaging errors, for example chromatic and/or spherical aberrations.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungs-Verhältnisses einer Spannungsversorgungseinheit; -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines SEM; -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kombinationsgeräts mit einem Elektronenstrahlgerät und einem lonenstrahlgerät; -
4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts mit einem System zur Korrektur von chromatischer Aberration und sphärischer Aberration; -
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Teilchenstrahlgeräts gemäß4 ; -
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochspannungsversorgungseinheit; -
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit; -
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit; -
9 zeigt eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform eines Rückführwiderstands; -
10 zeigt eine schematische Seitenansicht des Rückführwiderstands gemäß9 ; -
10A zeigt eine weitere Ansicht des Rückführwiderstands gemäß9 ; -
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit; -
12 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit; sowie -
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer noch weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit.
-
1 shows a schematic representation of a current-voltage ratio of a voltage supply unit; -
2 shows a schematic representation of a particle beam device in the form of an SEM; -
3 shows a schematic representation of a combination device with an electron beam device and an ion beam device; -
4 shows a schematic representation of a further particle beam device with a system for correcting chromatic aberration and spherical aberration; -
5 shows a further schematic representation of the particle beam device according to FIG4 ; -
6 shows a schematic block diagram of a high-voltage supply unit; -
7 shows a schematic block diagram of an embodiment of the high-voltage supply unit; -
8th shows another embodiment of the high-voltage power supply unit; -
9 Figure 12 shows a schematic partial view of an embodiment of a feedback resistor; -
10 FIG. 12 shows a schematic side view of the feedback resistor according to FIG9 ; -
10A shows another view of the feedback resistor according to FIG9 ; -
11 Fig. 12 shows a schematic representation of a circuit diagram of a high-voltage power supply unit with a noise suppression unit; -
12 shows a schematic representation of a circuit diagram of a further high-voltage supply unit with a noise suppression unit; such as -
13 FIG. 12 shows a schematic representation of a circuit diagram of yet another high-voltage power supply unit with a noise suppression unit.
Die Erfindung wird nun mittels Teilchenstrahlgeräten in Form eines SEM und in Form eines Kombinationsgeräts, das eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule aufweist, näher erläutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät, insbesondere bei jedem Elektronenstrahlgerät und/oder jedem lonenstrahlgerät eingesetzt werden kann.The invention will now be explained in more detail using particle beam devices in the form of an SEM and in the form of a combination device which has an electron beam column and an ion beam column. It is expressly pointed out that the invention can be used in any particle beam device, in particular in any electron beam device and/or any ion beam device.
Die Elektronenquelle 101 liegt auf einem Hochspannungspotential. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 austreten, bilden einen Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf Anodenpotential beschleunigt. Das Anodenpotential beträgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel (-5) kV bis 20 kV gegenüber einem Massepotential eines Gehäuses einer Probenkammer 120, beispielsweise 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV. Es könnte aber alternativ auch auf Massepotential liegen.The
An dem Strahlführungsrohr 104 sind zwei Kondensorlinsen angeordnet, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106. Dabei sind ausgehend von der Elektronenquelle 101 in Richtung einer ersten Objektivlinse 107 zunächst die erste Kondensorlinse 105 und dann die zweite Kondensorlinse 106 angeordnet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsformen des SEM 100 nur eine einzelne Kondensorlinse aufweisen können. Zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 ist eine erste Blendeneinheit 108 angeordnet. Die erste Blendeneinheit 108 liegt zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 auf einem Hochspannungspotential, nämlich dem Potential der Anode 103 oder auf Masse. Die erste Blendeneinheit 108 weist mehrere erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in
Die erste Objektivlinse 107 weist Polschuhe 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Durch diese Bohrung ist das Strahlführungsrohr 104 geführt. In den Polschuhen 110 sind ferner Spulen 111 angeordnet. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.The first
In einem unteren Bereich des Strahlführungsrohrs 104 ist eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung angeordnet. Diese weist eine einzelne Elektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, welches einem Objekt 114 zugewandt ist. Die Rohrelektrode 113 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potential der Anode 103, während die einzelne Elektrode 112 sowie das Objekt 114 auf einem gegenüber dem Potential der Anode 103 niedrigeren Potential liegen. Im vorliegenden Fall ist dies das Massepotential des Gehäuses der Probenkammer 120. Auf diese Weise können die Elektronen des Primärelektronenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung des Objekts 114 erforderlich ist. Das Objekt 114 und die einzelne Elektrode 112 können aber auch auf unterschiedlichen und von Masse verschiedenen Potentialen liegen. Dadurch kann man einerseits den Ort der Verzögerung der Primärelektronen verschieben, andererseits kann man die Trajektorien der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen beeinflussen, auf die nachfolgend noch eingegangen wird.An electrostatic deceleration device is arranged in a lower region of the
Das SEM 100 weist ferner eine Rastereinrichtung 115 auf, durch die der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 114 gerastert werden kann. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt 114. Als Folge der Wechselwirkung entsteht bzw. entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, welche detektiert werden. Als Wechselwirkungsteilchen werden insbesondere Elektronen aus der Oberfläche des Objekts 114 emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen.The
Zur Detektion der Sekundärelektronen und/oder der Rückstreuelektronen ist eine Detektoranordnung im Strahlführungsrohr 104 angeordnet, die einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117 aufweist. Der erste Detektor 116 ist dabei entlang der optischen Achse OA quellenseitig angeordnet, während der zweite Detektor 117 objektseitig entlang der optischen Achse OA im Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind in Richtung der optischen Achse OA des SEM 100 versetzt zueinander angeordnet. Sowohl der erste Detektor 116 als auch der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Primärelektronenstrahl treten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 liegen annähernd auf dem Potential der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die optische Achse OA des SEM 100 verläuft durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen.A detector arrangement, which has a
Der zweite Detektor 117 dient der Detektion derjenigen Elektronen, die unter einem relativ großen Raumwinkel aus dem Objekt 114 austreten. Dabei handelt es sich in erster Linie um Sekundärelektronen. An dem Objekt 114 zurückgestreute Elektronen - also Rückstreuelektronen -, die im Vergleich zu den Sekundärelektronen eine relativ hohe kinetische Energie beim Austritt aus dem Objekt 114 aufweisen, werden dagegen vom zweiten Detektor 117 nur zu einem geringen Anteil erfasst, da die Rückstreuelektronen in Richtung der optischen Achse OA gesehen relativ nahe zum zweiten Detektor 117 von der ersten Objektivlinse 107 zur optischen Achse OA fokussiert werden und somit durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 durchtreten können. Der erste Detektor 116 dient daher im Wesentlichen zur Erfassung der Rückstreuelektronen.The
Bei einer weiteren Ausführungsform des SEM 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich oder alternativ mit einer Gitterelektrode (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die Gitterelektrode ist an der zum Objekt 114 gerichteten Seite des ersten Detektors 116 angeordnet. Die Gitterelektrode weist ein hinsichtlich des Potentials des Strahlführungsrohrs 104 negatives Potential derart auf, dass nur Rückstreuelektronen mit einer hohen Energie durch die Gitterelektrode zu dem ersten Detektor 116 gelangen. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 eine Gitterelektrode auf, die analog zur vorgenannten Gitterelektrode des ersten Detektors 116 ausgebildet ist und eine analoge Funktion aufweist.In a further embodiment of the
Die mit dem ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugten Detektionssignale werden verwendet, um ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 114 zu erzeugen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 übertrieben dargestellt sind. Die Durchgangsöffnung des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 haben eine Längsausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Beispielsweise sind sie kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm auf.The detection signals generated by the
Die zweite Blendeneinheit 109 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Lochblende ausgestaltet und ist mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchtritt des Primärelektronenstrahls versehen, welche eine Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich vom 5 µm bis 500 µm aufweist, beispielsweise 35 µm. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zweite Blendeneinheit 109 auch mit mehreren zweiten Blendenöffnungen 118 ausgebildet sein, die mechanisch zum Primärelektronenstrahl verschoben werden können oder die durch die Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Ablenkelementen vom Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufenblende ausgebildet. Sie trennt einen ersten Bereich, in welchem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in welchem ein Ultrahochvakuum herrscht (10-6 Pa bis 10-10 Pa), von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum aufweist (10-1 Pa bis 10-5 Pa). Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, welcher zur Probenkammer 120 hinführt.In the exemplary embodiment shown here, the
Neben der Bilderzeugung können mit dem SEM 100 weitere Untersuchungsverfahren durchgeführt werden. Hierzu zählt das sogenannte EBSD-Verfahren („Electron Backscattered Diffraction“), bei dem Beugungsmuster von gestreuten Elektronen ermittelt werden. Ein weiteres Untersuchungsverfahren basiert auf der Detektion von Kathodolumineszenzlicht, das bei Einfall des Primärelektronenstrahls auf das Objekt 114 aus dem Objekt 114 austritt. Weitere Untersuchungsverfahren sind beispielsweise die Untersuchung mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und die Untersuchung mittels wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (WDX). Für diese weiteren Untersuchungsverfahren ist mindestens ein dritter Detektor 119 vorgesehen, der im Bereich der Probenkammer 120 beispielsweise zwischen dem Strahlführungsrohr 104 und dem Objekt 114 seitlich des Objekts 114 angeordnet ist. Der dritte Detektor 119 kann auch ein Everhart-Thornley-Detektor sein, der in der Probenkammer 120 üblicherweise bei dem SEM 100 angeordnet ist. Das SEM 100 weist ferner einen vierten Detektor 121 auf, welcher in der Probenkammer 120 angeordnet ist. Genauer gesagt ist der vierte Detektor 121 von der Elektronenquelle 101 entlang der optischen Achse OA aus gesehen hinter dem Objekt 114 angeordnet. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt 114. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt 114 treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 114 in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtretenden Elektronen werden durch den vierten Detektor 121 detektiert.In addition to image generation, the
Das SEM 100 ist hinsichtlich der Probenkammer 201 vertikal angeordnet. Hingegen ist das lonenstrahlgerät 300 um einen Winkel von ca. 50° geneigt zum SEM 100 angeordnet. Es weist einen zweiten Strahlerzeuger in Form eines lonenstrahlerzeugers 301 auf. Mit dem lonenstrahlerzeuger 301 werden Ionen erzeugt, die einen zweiten Teilchenstrahl in Form eines lonenstrahls bilden. Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 302, die auf einem vorgebbaren Potential liegt, beschleunigt. Der zweite Teilchenstrahl gelangt dann durch eine Ionenoptik des lonenstrahlgeräts 300, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 aufweist. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt schließlich eine Ionensonde, die auf das an einem Probenhalter 305 angeordnete Objekt 114 fokussiert wird.The
Oberhalb der Objektivlinse 304 (also in Richtung des lonenstrahlerzeugers 301) sind eine einstellbare Blende 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 angeordnet, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Rasterelektroden ausgebildet sind. Mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 wird der zweite Teilchenstrahl über die Oberfläche des Objekts 114 gerastert, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in eine erste Richtung und die zweite Elektrodenanordnung 308 in eine zweite Richtung wirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Damit erfolgt das Rastern zum Beispiel in x-Richtung. Das Rastern in einer dazu senkrechten y-Richtung erfolgt durch weitere, um 90° verdrehte Elektroden (nicht dargestellt) an der ersten Elektrodenanordnung 307 und an der zweiten Elektrodenanordnung 308.An
Die in der
Die Teilchenstrahlsäule 401 umfasst einen Teilchenstrahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 402 (Kathode), eine Extraktionselektrode 403 und eine Anode 404. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 als ein thermischer Feldemitter ausgebildet. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 402 austreten, werden zu der Anode 404 aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 402 und der Anode 404 beschleunigt. Demnach wird ein Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls entlang einer ersten optischen Achse OA1 gebildet.The
Der Teilchenstrahl wird entlang eines Strahlweges geführt, welcher der ersten optischen Achse OA1 entspricht, nachdem der Teilchenstrah I aus der Elektronenquelle 402 ausgetreten ist. Zur Führung des Teilchenstrah Is werden eine erste elektrostatische Linse 405, eine zweite elektrostatische Linse 406 und eine dritte elektrostatische Linse 407 verwendet.The particle beam is guided along a beam path corresponding to the first optical axis OA1 after the particle beam I emerges from the
Ferner wird der Teilchenstrahl entlang des Strahlwegs unter Verwendung einer Strahlführungseinrichtung eingestellt. Die Strahlführungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Quelleneinstelleinheit mit zwei magnetischen Ablenkeinheiten 408, die entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das Teilchenstrahlgerät 400 elektrostatische Strahlablenkeinheiten. Eine erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die bei einer Ausführungsform als Quadrupol ausgebildet ist, ist zwischen der zweiten elektrostatischen Linse 406 und der dritten elektrostatischen Linse 407 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409 ist ebenfalls hinter den magnetischen Ablenkeinheiten 408 angeordnet. Eine erste Multipoleinheit 409A in Form einer ersten magnetischen Ablenkeinheit ist an einer Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite Multipoleinheit 409B in Form einer zweiten magnetischen Ablenkeinheit an der anderen Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B werden zur Einstellung des Teilchenstrahls hinsichtlich der Achse der dritten elektrostatischen Linse 407 und des Eingangsfensters einer Strahlablenkeinrichtung 410 eingestellt. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B können wie ein Wienfilter zusammenwirken. Ferner ist am Eingang der Strahlablenkeinrichtung 410 ein weiteres magnetisches Ablenkelement 432 angeordnet.Furthermore, the particle beam is adjusted along the beam path using a beam guiding device. The beam guidance device of this exemplary embodiment comprises a source adjustment unit with two
Die Strahlablenkeinrichtung 410 wird als Teilchenstrahlablenker verwendet, welcher den Teilchenstrahl in einer bestimmten Weise ablenkt. Die Strahlablenkeinrichtung 410 umfasst mehrere magnetische Sektoren, nämlich einen ersten magnetischen Sektor 411A, einen zweiten magnetischen Sektor 411B, einen dritten magnetischen Sektor 411C, einen vierten magnetischen Sektor 411D, einen fünften magnetischen Sektor 411E, einen sechsten magnetischen Sektor 411F und einen siebten magnetischen Sektor 411G. Der Teilchenstrahl tritt in die Strahlablenkeinrichtung 410 entlang der ersten optischen Achse OA1 ein und wird durch die Strahlablenkeinrichtung 410 in die Richtung einer zweiten optischen Achse OA2 abgelenkt. Die Strahlablenkung erfolgt mittels des ersten magnetischen Sektors 411A, mittels des zweiten magnetischen Sektors 411B und mittels des dritten magnetischen Sektors 411C. Die zweite optische Achse OA2 kann in einem Winkel von 30° bis 120° zu der ersten optischen Achse OA1 ausgerichtet sein. Die Strahlablenkeinrichtung 410 lenkt auch den Teilchenstrahl ab, welcher entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt ist, und zwar in die Richtung einer dritten optischen Achse OA3. Die Strahlablenkung wird durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E bereitgestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel in
Nachdem der Teilchenstrahl durch den ersten magnetischen Sektor 411A, den zweiten magnetischen Sektor 411B und den dritten magnetischen Sektor 411C abgelenkt wurde, wird der Teilchenstrahl entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt. Der Teilchenstrahl wird zu einem elektrostatischen Spiegel 414 geführt und verläuft auf dem Weg zu dem elektrostatischen Spiegel 414 entlang einer vierten elektrostatischen Linse 415, einer dritten Multipoleinheit 416A in Form einer magnetischen Ablenkeinheit, einer zweiten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 416, einer dritten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 417 und einer vierten Multipoleinheit 416B in Form einer magnetischen Ablenkeinheit. Der elektrostatische Spiegel 414 umfasst eine erste Spiegelelektrode 413A, eine zweite Spiegelelektrode 413B und eine dritte Spiegelelektrode 413C. Elektronen des Teilchenstrahls, die an dem elektrostatischen Spiegel 414 zurückreflektiert werden, verlaufen wieder entlang der zweiten optischen Achse OA2 und treten wieder in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein. Sie werden dann durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E zu der dritten optischen Achse OA3 abgelenkt.After the particle beam is deflected by the first
Die Elektronen des Teilchenstrahls treten aus der Strahlablenkeinrichtung 410 aus und werden entlang der dritten optischen Achse OA3 zu dem Objekt 425 geführt, das untersucht werden soll. Auf dem Weg zum Objekt 425 wird der Teilchenstrahl zu einer fünften elektrostatischen Linse 418, einem unteren Strahlführungsrohr 420, einer fünften Multipoleinheit 418A, einer sechsten Multipoleinheit 418B und einer Objektivlinse 421 geführt. Die fünfte elektrostatische Linse 418 ist eine elektrostatische Immersionslinse. Der Teilchenstrahl wird durch die fünfte elektrostatische Linse 418 auf ein elektrisches Potential des unteren Strahlführungsrohrs 420 abgebremst oder beschleunigt.The electrons of the particle beam emerge from the
Der Teilchenstrahl wird durch die Objektivlinse 421 in eine Fokusebene fokussiert, in welcher das Objekt 425 angeordnet ist. Das Objekt 425 ist an einem beweglichen Probentisch 424 angeordnet. Der bewegliche Probentisch 424 ist in einer Probenkammer 426 des Teilchenstrahlgeräts 400 angeordnet.The particle beam is focused by the
Die Objektivlinse 421 kann als eine Kombination einer magnetischen Linse 422 und einer sechsten elektrostatischen Linse 423 ausgebildet sein. Das Ende des unteren Strahlführungsrohrs 420 kann ferner eine Elektrode einer elektrostatischen Linse sein. Teilchen des Teilchenstrahlgeräts 400 werden - nachdem sie aus dem unteren Strahlführungsrohr 420 austreten - auf ein Potential des Objekts 425 abgebremst, das auf dem Probentisch 424 angeordnet ist. Die Objektivlinse 421 ist nicht auf eine Kombination der magnetischen Linse 422 und der sechsten elektrostatischen Linse 423 eingeschränkt. Vielmehr kann die Objektivlinse 421 jegliche geeignete Form annehmen. Beispielsweise kann die Objektivlinse auch als rein magnetische Linse oder nur als rein elektrostatische Linse ausgebildet sein.The
Der Teilchenstrahl, der auf das Objekt 425 fokussiert wird, wechselwirkt mit dem Objekt 425. Es werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt. Insbesondere werden Sekundärelektronen aus dem Objekt 425 emittiert oder Rückstreuelektronen werden an dem Objekt 425 zurückgestreut. Die Sekundärelektronen und/oder die Rückstreuelektronen werden wieder beschleunigt und in das untere Strahlführungsrohr 420 entlang der dritten optischen Achse OA3 geführt. Insbesondere verlaufen die Bahnen der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen auf dem Weg des Strahlverlaufs des Teilchenstrahls in entgegengesetzter Richtung zum Teilchenstrahl.The particle beam, which is focused on the
Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst einen ersten Detektor 419, welcher entlang des Strahlwegs zwischen der Strahlablenkeinrichtung 410 und der Objektivlinse 421 angeordnet ist. Sekundärelektronen, welche in Richtungen verlaufen, die hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 in einem großen Winkel ausgerichtet sind, werden durch den ersten Detektor 419 detektiert. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Achsenabstand haben - d.h. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Abstand von der dritten optischen Achse OA3 haben - treten in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein und werden durch den fünften magnetischen Sektor 411E, den sechsten magnetischen Sektor 411F und den siebten magnetischen Sektor 411G entlang eines Detektionsstrahlwegs 427 zu einem zweiten Detektor 428 abgelenkt. Der Ablenkwinkel beträgt beispielsweise 90° oder 110°. Der zweite Detektor 428 erzeugt Detektionssignale basierend auf den detektierten Rückstreuelektronen und/oder Sekundärelektronen.The
Der erste Detektor 419 erzeugt Detektionssignale, die weitgehend durch emittierte Sekundärelektronen erzeugt werden. Die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, werden zu einer Elektronikeinheit (nicht dargestellt) geführt und werden verwendet, um Informationen über die Eigenschaften des Wechselwirkungsbereichs des fokussierten Teilchenstrahls mit dem Objekt 425 zu erhalten. Insbesondere wird der fokussierte Teilchenstrahl über das Objekt 425 unter Verwendung einer Rastereinrichtung 429 gerastert. Durch die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, kann dann ein Bild des gerasterten Bereichs des Objekts 425 erzeugt werden und auf einer Darstellungseinheit, beispielsweise einem Monitor, angezeigt werden.The
Eine Filterelektrode 430 kann vor dem zweiten Detektor 428 angeordnet werden. Die Filterelektrode 430 wird beispielsweise dazu verwendet, um Sekundärelektronen von den Rückstreuelektronen aufgrund des Unterschiedes ihrer kinetischen Energie zu trennen.A
Hochspannungsbaueinheiten der in den
Bei dem in den
Die erste bis dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheiten 500A bis 500M können identisch ausgebildet sein. Beispielsweise sind sie wie die Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet, die nachfolgend näher erläutert wird. Zunächst wird auf die
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist ferner eine zweite Stromquelle 504 zur Bereitstellung eines zweiten Stroms I2 auf. Die zweite Stromquelle 504 ist beispielsweise als eine einstellbare Stromquelle ausgebildet, so dass der von der zweiten Stromquelle 504 zur Verfügung gestellte zweite Strom I2 einstellbar ist. Alternativ ist es vorgesehen, die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle auszubilden, sodass der zweite Strom I2 konstant ist. Bei der in
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden.In a further embodiment of the invention, provision is made for both the first
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist darüber hinaus einen Einstell- und/oder Regelkreis 508 zur Einstellung einer Ausgangsspannung Ua auf. Die Ausgangsspannung Ua wird an einem Hochspannungsanschluss 509 bereitgestellt und abgegriffen. Die Ausgangsspannung Ua ist eine Hochspannung, welche mindestens einer der weiter oben genannten Hochspannungsbaueinheiten von einem der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens einer der vorgenannten Hochspannungsbaueinheiten eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 die Ausgangsspannung Ua angelegt.The high-
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 verbindet. Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 zusätzlich oder alternativ den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der ersten Stromquelle 501 verbinden. In der
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist einen Rückführwiderstand 511 auf. Der Rückführwiderstand 511 ist mit dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 durch vierte Leitungen 512 verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand 511 mit der ersten Stromquelle 501 durch eine fünfte Leitung 513 und durch Teile der zweiten Leitung 506 verbunden. Auch mit der zweiten Stromquelle 504 ist der Rückführwiderstand 511 verbunden, und zwar über die fünfte Leitung 513 und Teile der zweiten Leitung 506.The high-voltage
Durch den Rückführwiderstand 511 fließt ein dritter Strom I3, welcher durch die fünfte Leitung 513 fließt. Ferner sind der Rückführwiderstand 511, die erste Stromquelle 501 und die zweite Stromquelle 504 durch eine siebte Leitung 514 mit dem Hochspannungsanschluss 509 verbunden, durch welche ein vierter Strom I4 fließt. Der vierte Strom I4 kann bei einer elektrostatischen Anwendung auch den Betrag Null aufweisen.A third current I 3 , which flows through the
Bei einer weiteren Ausführungsform ist nicht nur der Rückführwiderstand 511, sondern zusätzlich mindestens ein weiterer Rückführwiderstand (nicht dargestellt) vorgesehen, der parallel zum Rückführwiderstand 511 geschaltet ist. Der weitere Rückführwiderstand kann beispielsweise wie der Rückführwiderstand 511 ausgebildet sein, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird. Der weitere Rückführwiderstand dient der Reduzierung des Rauschens.In a further embodiment, not only the
Die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500, also die erste Stromquelle 501, die erste Spannungsquelle 502, die zweite Stromquelle 504, die zweite Spannungsquelle 505, der Einstell- und/oder Regelkreis 508 und/oder der Rückführwiderstand 511 können jegliche geeignete Ausgestaltung annehmen. Ein Ausführungsbeispiel, wie die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sind, ist in der
Der Einstell- und/oder Regelkreis 508 weist eine Spannungssollwertvorgabeeinheit 515 zur Vorgabe einer Spannung Uf und eine Regeleinheit 516 auf. Darüber hinaus weist der Einstell- und/oder Regelkreis 508 die Sendeeinheit 510B der optischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung 510 auf.The adjustment and/or
Der Rückführwiderstand 511 ist beispielsweise als Widerstandskette ausgebildet. Bei dem in der
Es wird demnach der dritte Strom I3 gemessen, um den zweiten Strom I2 einzustellen. Durch die Einstellung des zweiten Stroms I2 stellt sich auch der dritte Strom I3 neu ein. Dann stellt sich die Ausgangsspannung Ua gegenüber einem Bezugspotential Ub entsprechend einem Teilerverhältnis der Widerstandskette gemäß folgender Gleichung ein:
Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und wenn die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist, dann gibt die zweite Stromquelle 504 einen maximalen negativen Strom I2 vor. Die Einstellung der Ausgangsspannung Ua erfolgt dann analog der obigen Ausführungen, wobei die einstellbare erste Stromquelle 501 die Funktion der oben genannten einstellbaren zweiten Stromquelle 504 übernimmt.If the first
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden. Dann ist es möglich, den maximalen positiven Strom und den maximalen negativen Strom beliebig einzustellen.In a further exemplary embodiment, provision is made for both the first
Das Bezugspotential Ub des Einstell- und/oder Regelkreises 508 kann ein beliebiges Potential annehmen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Bezugspotential Ub des Einstell- und/oder Regelkreises 508 eine Ausgangsspannung einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit ist, welche identisch oder ähnlich der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sein kann. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht demnach vor, eine Reihenschaltung von Hochspannungsversorgungseinheiten 500 zu bilden. Falls der vierte Strom I4 (also der Laststrom) in den Hochspannungsbaueinheiten - wie für elektrostatische Einheiten in Teilchenstrahlgeräten üblich - vernachlässigbar ist, ergeben sich für die Ströme zwischen den unterschiedlichen Hochspannungsversorgungseinheiten 500 im Grunde nur die dritten Ströme I3 in die jeweiligen Rückführwiderstände 511, die bei einer konstanten Ausgangsspannungskonfiguration nur kaum messbaren Schwankungen unterliegen.The reference potential U b of the adjustment and/or
Wenn die erste Stromquelle 501 nicht als Konstant-Stromquelle, sondern als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann der Strom I1 der ersten Stromquelle 501 beispielsweise ebenfalls von dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 eingestellt werden (nicht dargestellt). Dies wurde bereits weiter oben erläutert.If the first
Die
Der Rückführwiderstand 511 der
Der Rückführwiderstand 511 ist in
Die Kühleinheit 520 liegt auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf und ist zu den Widerständen R1 bis R9 mit einem identischen Abstand angeordnet. Dieser Abstand liegt beispielsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1 mm. Der Abstand ist auf diesen Bereich aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist jeder geeignete Abstand verwendbar.The
Die wärmeleitende Isolierung 521 ist derart ausgebildet, dass die Kühleinheit 520 an der wärmeleitenden Isolierung 521 angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Kühleinheit 520 auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung 521 jeden der Widerstände R1 bis Rg berührt.The thermally
Die Kühleinheit 520 ist mit den Widerständen R1 bis R9 thermisch gekoppelt. Es existiert ein Temperaturfluss zwischen den Widerständen R1 bis Rg und der Kühleinheit 520. Bei der in
Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Widerstände R1 bis R9 identisch aufgebaut sind, kann näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die Widerstände R1 bis Rg einen mittleren Temperaturkoeffizienten TK aufweisen. Dann gilt für die Teilspannung U1
Es ist ersichtlich, dass die Teilspannung U1 näherungsweise unabhängig von der Temperaturdifferenz ΔT hinsichtlich der Kühleinheit 520 und der Verlustleistung in den Widerständen R1 bis R9 ist.It can be seen that the partial voltage U 1 is approximately independent of the temperature difference ΔT with regard to the
Bei einer weiteren Ausführungsform des Rückführwiderstands 511 ist vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten VK der Widerstände R1 bis R9 im Wesentlichen identisch sind. Wie oben gesagt, weisen alle Widerstände R1 bis R9 denselben Widerstandswert R auf. Durch die Reihenschaltung der Widerstände R1 bis Rg fällt darum an jedem der Widerstände R1 bis R9 die gleiche Spannung U ab. Unter Berücksichtigung, dass für den Widerstand in Abhängigkeit der angelegten Spannung gilt
Somit ist der Rückführwiderstand 511 im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält.Thus, the
Die Rauschunterdrückungseinheit 522 umfasst eine Rauschmesseinrichtung, die einen ersten Kondensator 524, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, und einen zweiten Kondensator 525, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, aufweist. Der erste Kondensator 524 kann auch keine Kapazität aufweisen, so dass das Teilerverhältnis dann 1 wäre. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass der erste Kondensator 524 beispielsweise eine vernachlässigbare kleine Kapazität aufweist oder dass der erste Kondensator 524 beispielsweise aus der Schaltung entfernt wird. An der Stelle des ersten Kondensators 524 wird die Leitung unterbrochen, so dass sich zwei Enden der Leitung nahe gegenüberliegen. Ferner weist die Rauschunterdrückungseinheit 522 eine Verstärker-Filter-Einheit 526 auf, die über eine Leitung 527 mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus ist die Rauschunterdrückungseinheit 522 mit einem Rauschregelkreis 528 versehen, wobei der Rauschregelkreis 528 mit der Verstärker-Filter-Einheit 526 durch eine Leitung 529 verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung 530 mit der Rauschmesseinrichtung in Form des ersten Kondensators 524 und des zweiten Kondensators 525 verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit 522 den Spannungsanschluss 531, an dem die Hochspannung anliegt. Der Spannungsanschluss 531 ist mit dem Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung verbunden. Mit Upos ist die positive Versorgungsspannung und mit Uneg ist die negative Versorgungsspannung für die Rauschunterdrückungseinheit 522 gekennzeichnet.The
Die Schaltungsanordnung gemäß der
Der Widerstand 532 hat zwei Funktionen. Zum einen bildet er zusammen mit der Parallelkapazität des Kondensators 524, 525 einen Hochpass mit einer definierten Grenzfrequenz. Zum anderen dominiert er den Leckstrom im zweiten Kondensator 525, der beispielsweise als ein Hochspannungskondensator mit hohem Spannungsabfall ausgebildet ist, bei dem sowohl interne Leckströme als auch externe Kriechströme nicht vernachlässigbar sind. Am ersten Kondensator 524 stellt sich dann eine Gleichspannung nahe bei 0V ein.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
Bezugszeichenlistereference list
- 100100
- SEMS.E.M
- 101101
- Elektronenquelleelectron source
- 102102
- Extraktionselektrodeextraction electrode
- 103103
- Anodeanode
- 104104
- Strahlführungsrohrbeam guide tube
- 105105
- erste Kondensorlinsefirst condenser lens
- 106106
- zweite Kondensorlinsesecond condenser lens
- 107107
- erste Objektivlinsefirst objective lens
- 108108
- erste Blendeneinheitfirst aperture unit
- 108A108A
- erste Blendenöffnungfirst aperture
- 109109
- zweite Blendeneinheitsecond aperture unit
- 110110
- Polschuhepole shoes
- 111111
- SpulenWash
- 112112
- einzelne Elektrodesingle electrode
- 113113
- Rohrelektrodetubular electrode
- 114114
- Objektobject
- 115115
- Rastereinrichtunggrid device
- 116116
- erster Detektorfirst detector
- 117117
- zweiter Detektorsecond detector
- 118118
- zweite Blendenöffnungsecond aperture
- 119119
- dritter Detektorthird detector
- 120120
- Probenkammersample chamber
- 121121
- vierter Detektor fourth detector
- 200200
- Kombinationsgerätcombination device
- 201201
- Probenkammer sample chamber
- 300300
- Ionenstrahlgerätion beam device
- 301301
- lonenstrahlerzeugerion beam generator
- 302302
- Extraktionselektrode im lonenstrahlgerätExtraction electrode in the ion beam device
- 303303
- Kondensorlinsecondenser lens
- 304304
- zweite Objektivlinsesecond objective lens
- 305305
- Probenhaltersample holder
- 306306
- einstellbare Blendeadjustable aperture
- 307307
- erste Elektrodenanordnungfirst electrode arrangement
- 308308
- zweite Elektrodenanordnung second electrode arrangement
- 400400
- Teilchenstrahlgerät mit KorrektoreinheitParticle beam device with correction unit
- 401401
- Teilchenstrahlsäuleparticle beam column
- 402402
- Elektronenquelleelectron source
- 403403
- Extraktionselektrodeextraction electrode
- 404404
- Anodeanode
- 405405
- erste elektrostatische Linsefirst electrostatic lens
- 406406
- zweite elektrostatische Linsesecond electrostatic lens
- 407407
- dritte elektrostatische Linsethird electrostatic lens
- 408408
- magnetische Ablenkeinheitenmagnetic deflection units
- 409409
- erste elektrostatische Strahlablenkeinheitfirst electrostatic beam deflection unit
- 409A409A
- erste Multipoleinheitfirst multipole unit
- 409B409B
- zweite Multipoleinheitsecond multipole unit
- 410410
- Strahlablenkeinrichtungbeam deflection device
- 411A411A
- erster magnetischer Sektorfirst magnetic sector
- 411B411B
- zweiter magnetischer Sektorsecond magnetic sector
- 411C411C
- dritter magnetischer Sektorthird magnetic sector
- 411D411D
- vierter magnetischer Sektorfourth magnetic sector
- 411E411E
- fünfter magnetischer Sektorfifth magnetic sector
- 411F411F
- sechster magnetischer Sektorsixth magnetic sector
- 411G411G
- siebter magnetischer Sektor seventh magnetic sector
- 413A413A
- erste Spiegelelektrodefirst mirror electrode
- 413B413B
- zweite Spiegelelektrodesecond mirror electrode
- 413C413C
- dritte Spiegelelektrodethird mirror electrode
- 414414
- elektrostatischer Spiegelelectrostatic mirror
- 415415
- vierte elektrostatische Linsefourth electrostatic lens
- 416416
- zweite elektrostatische Strahlablenkeinheitsecond electrostatic beam deflection unit
- 416A416A
- dritte Multipoleinheitthird multipole unit
- 416B416B
- vierte Multipoleinheitfourth multipole unit
- 417417
- dritte elektrostatische Strahlablenkeinheitthird electrostatic beam deflection unit
- 418418
- fünfte elektrostatische Linsefifth electrostatic lens
- 418A418A
- fünfte Multipoleinheitfifth multipole unit
- 418B418B
- sechste Multipoleinheitsixth multipole unit
- 419419
- erster Detektorfirst detector
- 420420
- unteres Strahlführungsrohrlower jet guide tube
- 421421
- Objektivlinseobjective lens
- 422422
- magnetische Linsemagnetic lens
- 423423
- sechste elektrostatische Linsesixth electrostatic lens
- 424424
- Probentischrehearsal table
- 425425
- Objektobject
- 426426
- Probenkammersample chamber
- 427427
- Detektionsstrahlwegdetection beam path
- 428428
- zweiter Detektorsecond detector
- 429429
- Rastereinrichtunggrid device
- 430430
- Filterelektrodefilter electrode
- 431431
- oberes Strahlführungsrohrupper beam guide tube
- 431A431A
- weiteres Strahlführungsrohranother beam guiding tube
- 432432
- weiteres magnetisches Ablenkelementanother magnetic deflection element
- 433433
- weitere Elektrode another electrode
- 500500
- Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
- 500'500'
- Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
- 500"500"
- Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
- 500A500A
- erste Hochspannungsversorgungseinheitfirst high-voltage power supply unit
- 500B500B
- zweite Hochspannungsversorgungseinheitsecond high voltage power supply unit
- 500C500C
- dritte Hochspannungsversorgungseinheitthird high voltage power supply unit
- 500D500D
- vierte Hochspannungsversorgungseinheitfourth high-voltage power supply unit
- 500E500E
- fünfte Hochspannungsversorgungseinheitfifth high-voltage power supply unit
- 500F500F
- sechste Hochspannungsversorgungseinheitsixth high-voltage power supply unit
- 500G500g
- siebte Hochspannungsversorgungseinheitseventh high-voltage power supply unit
- 500H500H
- achte Hochspannungsversorgungseinheiteighth high-voltage power supply unit
- 500I500I
- neunte Hochspannungsversorgungseinheitninth high-voltage power supply unit
- 500J500y
- zehnte Hochspannungsversorgungseinheittenth high voltage power supply unit
- 500K500K
- elfte Hochspannungsversorgungseinheiteleventh high-voltage power supply unit
- 500L500L
- zwölfte Hochspannungsversorgungseinheittwelfth high-voltage power supply unit
- 500M500M
- dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheitthirteenth high-voltage power supply unit
- 501501
- erste Stromquellefirst power source
- 502502
- erste Spannungsquellefirst voltage source
- 503503
- erste Leitungfirst line
- 504504
- zweite Stromquellesecond power source
- 505505
- zweite Spannungsquellesecond voltage source
- 506506
- zweite Leitungsecond line
- 507507
- dritte Leitungthird line
- 508508
- Einstell- und/oder RegelkreisAdjustment and/or control circuit
- 509509
- Hochspannungsanschlusshigh voltage connection
- 510510
- optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtungoptical and/or electronic coupling device
- 510A510A
- Empfangseinheitreceiving unit
- 510B510B
- Sendeeinheittransmitter unit
- 511511
- Rückführwiderstandfeedback resistor
- 512512
- vierte Leitungenfourth lines
- 513513
- fünfte Leitungfifth line
- 514514
- siebte Leitungseventh line
- 515515
- Spannungssollwertvorgabeeinheitvoltage setpoint specification unit
- 516516
- Regeleinheitcontrol unit
- 517517
- Rückführeinheitfeedback unit
- 518518
- Verstärker- und Filtereinheitamplifier and filter unit
- 519519
- Leiterplattecircuit board
- 520520
- Kühleinheitcooling unit
- 521521
- wärmeleitende Isolierungthermally conductive insulation
- 522522
- Rauschunterdrückungseinheitnoise reduction unit
- 523523
- Verbindungsleitungconnection line
- 524524
- erster Kondensatorfirst capacitor
- 525525
- zweiter Kondensatorsecond condenser
- 526526
- Verstärker-Filter-EinheitAmplifier filter unit
- 527527
- LeitungManagement
- 528528
- Rauschregelkreisnoise control loop
- 529529
- LeitungManagement
- 530530
- LeitungManagement
- 531531
- Spannungsanschlussvoltage connection
- 532532
- WiderstandResistance
- 533533
- erste Zenerdiodefirst zener diode
- 534534
- zweite Zenerdiodesecond zener diode
- 535535
- erster Abgrifffirst tap
- 536536
- zweiter Abgriff second tap
- C1C1
- erster Kondensatorfirst capacitor
- C2C2
- zweiter Kondensatorsecond condenser
- R1-RnR1-Rn
- Widerständeresistors
- R1-R9R1-R9
- Widerständeresistors
- I1I1
- erster Stromfirst stream
- I2I2
- zweiter Stromsecond stream
- I3I3
- dritter Stromthird stream
- I4I4
- vierter Strom fourth stream
- OAOA
- optische Achseoptical axis
- OA1OA1
- erste optische Achsefirst optical axis
- OA2OA2
- zweite optische Achsesecond optical axis
- OA3OA3
- dritte optische Achse third optical axis
- Uaetc
- Ausgangsspannungoutput voltage
- Ufugh
- Führungsspannunglead voltage
- UbUb
- Bezugspotentialreference potential
- U1U1
- Teilspannungpartial voltage
- Uposwhoops
- positive Versorgungsspannungpositive supply voltage
- Unegunequal
- negative Versorgungsspannungnegative supply voltage
Claims (22)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015207484.6A DE102015207484B4 (en) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device |
US15/135,841 US9953804B2 (en) | 2015-04-23 | 2016-04-22 | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam apparatus |
US15/924,836 US10546717B2 (en) | 2015-04-23 | 2018-03-19 | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015207484.6A DE102015207484B4 (en) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015207484A1 DE102015207484A1 (en) | 2016-10-27 |
DE102015207484B4 true DE102015207484B4 (en) | 2022-11-03 |
Family
ID=57110740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015207484.6A Active DE102015207484B4 (en) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9953804B2 (en) |
DE (1) | DE102015207484B4 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015207484B4 (en) * | 2015-04-23 | 2022-11-03 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device |
JP7224290B2 (en) * | 2017-01-18 | 2023-02-17 | フェニックス エルエルシー | High power ion beam generator system and method |
US10896802B2 (en) | 2017-12-27 | 2021-01-19 | Fei Company | Combined SEM-CL and FIB-IOE microscopy |
US10692694B2 (en) * | 2017-12-27 | 2020-06-23 | Fei Company | Method and apparatus for enhancing SE detection in mirror-based light imaging charged particle microscopes |
US10504687B2 (en) * | 2018-02-20 | 2019-12-10 | Technische Universiteit Delft | Signal separator for a multi-beam charged particle inspection apparatus |
US10395887B1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-27 | Technische Universiteit Delft | Apparatus and method for inspecting a surface of a sample, using a multi-beam charged particle column |
WO2020212170A1 (en) | 2019-04-19 | 2020-10-22 | Asml Netherlands B.V. | Current source apparatus and method |
CN110376229B (en) * | 2019-06-12 | 2020-09-04 | 聚束科技(北京)有限公司 | Scanning electron microscope with combined detection system and sample detection method |
US11101105B1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-08-24 | Applied Materials Israel Ltd. | Noise reduction of a high voltage supply voltage |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2844183A1 (en) | 1978-10-10 | 1980-04-24 | Steigerwald Strahltech | METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CATHODE HEATING CURRENT IN AN ELECTRON BEAM MACHINE |
US4427886A (en) | 1982-08-02 | 1984-01-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Low voltage field emission electron gun |
US5773784A (en) | 1994-09-30 | 1998-06-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electron beam processing apparatus |
DE69709817T2 (en) | 1996-09-27 | 2002-09-05 | Nec Corp | Field emission electron gun with individually controlled cathode segments |
US20020145396A1 (en) | 2001-02-03 | 2002-10-10 | Gordon Michael Stuart | Real time measurement of leakage current in high voltage electron guns |
EP1388882A2 (en) | 2002-08-06 | 2004-02-11 | LEO Elektronenmikroskopie GmbH | Particle-optical systems |
DE102006035793A1 (en) | 2006-07-28 | 2008-01-31 | All Welding Technologies Ag | Power adder arrangement for fast controlling of e.g. deflection coil of electron beam cannon, has voltage strips adapted to be connected with output for power supply of inductor and exhibiting resistors connectable in series between strips |
US20090295269A1 (en) | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Hiroshi Morita | Electron beam generator |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5012058A (en) * | 1987-12-28 | 1991-04-30 | General Electric Company | Magnetron with full wave bridge inverter |
US5760571A (en) * | 1995-08-16 | 1998-06-02 | Signal Restoration Technologies I Limited Partnership | Power supply damping circuit and method |
JP3853307B2 (en) * | 2003-07-08 | 2006-12-06 | 株式会社興研 | Dry high-voltage load system apparatus and chain disconnection / arc discharge prevention method of the apparatus |
US7554072B2 (en) * | 2004-09-15 | 2009-06-30 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Amplifier configuration with noise reduction for a photodiode |
US8330504B2 (en) * | 2011-02-04 | 2012-12-11 | Peregrine Semiconductor Corporation | Dynamic biasing systems and methods |
JP5963453B2 (en) * | 2011-03-15 | 2016-08-03 | 株式会社荏原製作所 | Inspection device |
GB2507584B (en) * | 2012-11-06 | 2020-04-29 | Shimadzu Res Laboratory Europe Ltd | Control circuitry |
DE102013109441B4 (en) * | 2013-08-30 | 2015-06-11 | Intel Mobile Communications GmbH | A control device and method for controlling a process variable and power supply circuit, comprising a power supply and a controller |
DE102015207484B4 (en) * | 2015-04-23 | 2022-11-03 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device |
-
2015
- 2015-04-23 DE DE102015207484.6A patent/DE102015207484B4/en active Active
-
2016
- 2016-04-22 US US15/135,841 patent/US9953804B2/en active Active
-
2018
- 2018-03-19 US US15/924,836 patent/US10546717B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2844183A1 (en) | 1978-10-10 | 1980-04-24 | Steigerwald Strahltech | METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CATHODE HEATING CURRENT IN AN ELECTRON BEAM MACHINE |
US4427886A (en) | 1982-08-02 | 1984-01-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Low voltage field emission electron gun |
US5773784A (en) | 1994-09-30 | 1998-06-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electron beam processing apparatus |
DE69709817T2 (en) | 1996-09-27 | 2002-09-05 | Nec Corp | Field emission electron gun with individually controlled cathode segments |
US20020145396A1 (en) | 2001-02-03 | 2002-10-10 | Gordon Michael Stuart | Real time measurement of leakage current in high voltage electron guns |
EP1388882A2 (en) | 2002-08-06 | 2004-02-11 | LEO Elektronenmikroskopie GmbH | Particle-optical systems |
DE102006035793A1 (en) | 2006-07-28 | 2008-01-31 | All Welding Technologies Ag | Power adder arrangement for fast controlling of e.g. deflection coil of electron beam cannon, has voltage strips adapted to be connected with output for power supply of inductor and exhibiting resistors connectable in series between strips |
US20090295269A1 (en) | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Hiroshi Morita | Electron beam generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015207484A1 (en) | 2016-10-27 |
US9953804B2 (en) | 2018-04-24 |
US20160314931A1 (en) | 2016-10-27 |
US20180211815A1 (en) | 2018-07-26 |
US10546717B2 (en) | 2020-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015207484B4 (en) | High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device | |
DE102018007652B4 (en) | Particle beam system and method for current regulation of single particle beams | |
DE112014002951B4 (en) | Scanning electron microscope | |
DE102015210941B9 (en) | Particle beam apparatus and method for operating a particle beam device | |
EP1277221B1 (en) | Electron/ion gun for electron or ion beams with high monochromasy or high current density | |
DE102018202728B4 (en) | Method for operating a particle beam device, computer program product and particle beam device for carrying out the method | |
DE112012000586B4 (en) | Multipole, chromatic and spherical aberration corrector and charged particle beam device with the same | |
DE112015001235B4 (en) | DEVICE AND METHOD FOR ELECTRON BEAM IMAGING USING A MONOCHROMATOR WITH DOUBLE WIEN FILTER AND MONOCHROMATOR | |
DE102005061687B4 (en) | Method and device for distance measurement and use of the method and device for topography determination | |
DE69920182T2 (en) | CORPUSCULAR-STRAHLOPTISCHES DEVICE WITH AUGER ELECTRON DETECTION | |
DE19549022A1 (en) | Scanning electron microscope with condenser lens system | |
DE112016005577T5 (en) | A charged particle beam device and method for adjusting its optical axis | |
DE102007010873A1 (en) | objective lens | |
DE112010004145B4 (en) | A charged particle beam scanning apparatus and methods for correcting chromatic and spherical aberration in combination | |
DE102011077635A1 (en) | High voltage power supply unit for a particle beam device | |
DE602004012056T2 (en) | Focusing lens for charged particle beams | |
DE112017007063T5 (en) | Charged particle beam device | |
DE112018007343B4 (en) | DEVICE USING A BEAM OF CHARGED PARTICLES | |
DE112017007787B4 (en) | Charge carrier beam device | |
DE102012215945A1 (en) | Particle beam apparatus and method for operating a particle beam device | |
DE112018007212T5 (en) | Charge beam device | |
DE102015210893B4 (en) | Analysis device for analyzing the charged particle energy and particle beam device with an analysis device | |
DE102020102854A1 (en) | Particle beam device | |
DE102017201706A1 (en) | Imaging device for imaging an object and imaging a structural unit in a particle beam device | |
DE112018007154B4 (en) | CHARGE CARRIER JET APPARATUS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |